【摘要】：太陽能電池可以利用光譜的下轉(zhuǎn)換材料,將太陽能電池?zé)o法高效進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的一個高能量紫外-可見光子轉(zhuǎn)換為可高效率進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的兩個或者兩個以上的低能量近紅外光子,太陽能電池工作波長與這些近紅外光譜的波長接近。從而看出,量子裁剪是一種能提高太陽能利用率的有效手段。為了太陽能電池能提高它自身工作時的光電轉(zhuǎn)換率,可以考慮通過稀土離子對摻雜來實(shí)現(xiàn),這是因為稀土離子具有獨(dú)特的能級結(jié)構(gòu)和高量子效率。由于稀土離子通常有相對獨(dú)立隔離好的4f能級態(tài)可以實(shí)現(xiàn)紫外到紅外的發(fā)光,所以近幾十年來,稀土摻雜的發(fā)光材料被研究人員深入而詳細(xì)的研究。由于紫外-可見光子下轉(zhuǎn)換為近紅外光子的量子產(chǎn)率較低,所以目前無法運(yùn)用于太陽能電池中。硫系玻璃由于其從可見光到遠(yuǎn)紅外光透射區(qū)覆蓋了被廣泛使用的3-5μm和8-12μm的大氣紅外窗口,數(shù)十年來一直受到研究人員的重視,特別是其具有低聲子能量,是稀土離子實(shí)現(xiàn)高能量傳遞和高量子產(chǎn)率的最佳基質(zhì)選擇。論文第一章主要概述了硫系玻璃的一些基本特性及常見制備方法,硫系玻璃結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用;介紹了摻雜稀土離子玻璃國內(nèi)外研究概況,最后提出了本文研究內(nèi)容、手段及意義。論文第二章主要概況了本文中玻璃的制備手段及相關(guān)物化性質(zhì)與光譜性能測試方法。論文第三章主要研究了Tm3+/Yb3+共摻硫系玻璃的可見-近紅外下轉(zhuǎn)換發(fā)光性能。通過對發(fā)射光譜,激發(fā)光譜和衰減壽命的分析可得出Tm3+-Yb3+離子對之間的合作能量轉(zhuǎn)移,可以通過吸收一個可見光子來實(shí)現(xiàn)兩個近紅外光子的發(fā)射。下轉(zhuǎn)換過程可以表示為1G4→2F5/2+2F5/2。Tm3+/Yb3+共摻的硫系玻璃通過合作下轉(zhuǎn)換產(chǎn)生980-1025 nm近紅外發(fā)光,增加太陽能電池近紅外光譜的吸收,從而提高光電轉(zhuǎn)換率。論文第四章研究了用于增強(qiáng)太陽能電池光電轉(zhuǎn)換率Pr3+ Yb3+共摻的硫系玻璃下轉(zhuǎn)換發(fā)光材料。選取低聲子能量的玻璃組分為(in mol.%)25Ge S2-35Ga2S3-40Cs Cl:0.2Pr2S3-x Yb2S3(x=0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.6)。通過對發(fā)射光譜、激發(fā)光譜和對數(shù)坐標(biāo)圖等分析我們確定了在能量轉(zhuǎn)移過程中一個可見光子可以量子裁剪為兩個近紅外光子。最后我們測得最大的量子產(chǎn)率數(shù)值為10.8%,盡管產(chǎn)率不是很高,但是這為提高太陽能光譜利用率提供了一個新的方式。論文第五章主要研究了銀摻雜硫系玻璃對其三階非線性及其他物理化學(xué)性能。利用真空熔融淬冷法制備了在70Ge S2-20In2S3-10Cs I引入0~10 mol.%Ag2S的玻璃,研究表明隨著Ag2S含量增多,玻璃的轉(zhuǎn)變溫度、密度、折射率、透過率、硬度和三階非線性都得到相應(yīng)的改善。摻銀玻璃表現(xiàn)出較好的熱穩(wěn)定性,極好的紅外透過性能和超快非線性光學(xué)特性,使其可以在紅外窗口材料或者超快紅外光學(xué)得以應(yīng)用。論文第六章主要研究了銀摻雜的70Ge S2-20In2S3-10Cs I硫系玻璃析晶行為。將基質(zhì)為70Ge S2-20In2S3-10Cs I硫系玻璃中引入2 mol.%Ag2S,通過熱處理玻璃樣品,機(jī)械性能得到提高。通過在不同加熱速率下(5-25 K/min)對玻璃測得的DSC曲線,擬合計算得到其析晶活化能。分別利用DSC、XRD和SEM等表征手段,綜合分析研究了玻璃的析晶機(jī)制。最后是對本文研究工作的歸納,并指出了研究實(shí)驗中存在的不足及有待進(jìn)一步改進(jìn)的地方。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：寧波大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TQ171.1

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本文編號：2351125